綠色化學(xué)工藝考前輔導(dǎo)內(nèi)容42799

1、-名詞解釋k背包式精餡反應(yīng)器“背包式”反應(yīng)精餡是將多個裝填催化劑的反應(yīng)器連接到精餡塔上，通過循環(huán)抽料泵將精餡 塔內(nèi)的物料抽送至反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)，根據(jù)反應(yīng)器的不同， 可以分為一次通過、單級再循環(huán)、多級再循環(huán)。所謂“背包式”反應(yīng)精餡塔，將催化劑置于塔外的反應(yīng) 器中，采用管道將上下相鄰或相間的塔板與反應(yīng)器出口相連的組合設(shè)備。2.反應(yīng)精餡反應(yīng)精餡就是在進(jìn)行反應(yīng)的同時用精餡方法分離出產(chǎn)物的過程。化工生產(chǎn)中，反應(yīng)和分離兩種操作 通常分別在兩類單獨(dú)的設(shè)釜中進(jìn)行。若能將兩者結(jié)合起來, 在一個設(shè)備中同時進(jìn)行，將反應(yīng)生成的產(chǎn)物或中間產(chǎn)物及時 分離，則可以提高產(chǎn)品的收率，同時又可利用反應(yīng)熱供產(chǎn)品 分離，達(dá)到節(jié)能的目

2、的。3無載體促進(jìn)傳遞無載體促進(jìn)傳遞在于使?jié)B透到接收相的溶質(zhì)的有效濃度維持在0,溶質(zhì)a因選擇性溶解而從 料液相進(jìn)入液膜相，并在膜中擴(kuò)散，當(dāng)其抵達(dá)膜相與接受相 的界面時，它與接受相中的b發(fā)生不可逆化學(xué)反應(yīng)，生成的 產(chǎn)物ab不溶于液膜，無法透過液膜作逆向擴(kuò)散。其結(jié)果, 溶質(zhì)a從料液中逆其濃度梯度被泵送到接受相，并在接受相 得到富集。4. 吸收式熱泵吸收式熱泵是單純以熱能為補(bǔ)償熱能, 在吸收式制冷循環(huán)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。常用的制冷劑是漠化 鋰水溶液。它又分為兩種類型：i型吸收式熱泵一它是借消耗一部分高溫?zé)崃繉⒌蜏責(zé)崃康臏囟忍岣叩娇梢岳玫闹?溫程度的一種熱泵，其性能系數(shù)大于1 ; ii型吸收式熱泵不 需

3、要消耗高溫?zé)崮芫湍苁沟蜏責(zé)崃康臏囟忍岣撸阅芟禂?shù)小 于1。5. 絮凝懸浮于水中的細(xì)顆粒泥沙因分子力作用凝聚成絮團(tuán)狀集合體的現(xiàn)象。在絮凝沉降過程中，懸浮顆粒因互 相碰撞凝聚而使尺寸變大，沉速將隨深度而增加。同時水深 越深，較大顆粒追上較小顆粒而發(fā)生碰撞并凝聚的可能性也 越大。因此，懸浮物的去除率不僅取決于沉降速度，而且與 深度有關(guān)。6、化學(xué)需氧量 化學(xué)需氧量(cod)是以化學(xué)方法測量水樣中需要被氧化的還原性物質(zhì)的量。所謂化學(xué)需氧量(cod),是在一定的條件下，釆用一定的強(qiáng)氧化劑處理水 樣時，所消耗的氧化劑量。它是表示水中還原性物質(zhì)多少的 一個指標(biāo)。7. 原子利用率又叫原子經(jīng)濟(jì)性，可表示為: 原子

4、利用率二目標(biāo)產(chǎn)物的相對分子質(zhì)量/反應(yīng)物的相對分子質(zhì)量總和原子經(jīng)濟(jì)性是衡量所有反應(yīng)物轉(zhuǎn)變?yōu)樽罱K產(chǎn)物的量度,如果全部轉(zhuǎn)化，則原子經(jīng)濟(jì)性為100%,原子經(jīng)濟(jì)性是綠色化學(xué)的重要指標(biāo)之一。8. 生命周期是指一個產(chǎn)品從搖籃到墳?zāi)沟娜^程，包括從最初的原材料開采.提煉加工、產(chǎn)品制造、包裝、運(yùn)輸.為消費(fèi)者服務(wù).回收和循環(huán)利用.最終的廢棄物處理。9. 質(zhì)量強(qiáng)度 質(zhì)量強(qiáng)度（mi）概念，即獲得單位質(zhì)量目標(biāo)產(chǎn)物消耗的所有原料.助劑、溶劑等物質(zhì)的質(zhì)量與目標(biāo) 產(chǎn)物質(zhì)量的比值。mi二反應(yīng)中所消耗的各物質(zhì)的總質(zhì)量/目標(biāo)產(chǎn)物質(zhì)量e因子=mi-110、氣浮氣浮是氣浮機(jī)的一種簡稱,也可以作為一種 專有名詞使用，即水處理中的氣浮法，

5、是在水中形成高度分 散的微小氣泡，粘附廢水中疏水基的固體或液體顆粒，形成 水氣顆粒三相混合體系，顆粒粘附氣泡后，形成表觀密度 小于水的絮體而上浮到水面，形成浮渣層被刮除，從而實(shí)現(xiàn) 固液或者液液分離的過程。11、化學(xué)熱泵化學(xué)熱泵是利用物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)時產(chǎn)生的吸熱和放熱來組成熱力循環(huán)的一種熱泵，它可用于加熱、制 冷及提高能量的品位，具有其它類型熱泵所沒有的優(yōu)點(diǎn)，即 當(dāng)化學(xué)反應(yīng)停止時,它具有蓄能的功能。12、集約化生產(chǎn) 集約化生產(chǎn)是現(xiàn)代企業(yè)集團(tuán)提高效率與效益的基本取向。集約化的集就是指集中，集合人力.物力.財力.管理等生產(chǎn)要素，進(jìn)行統(tǒng)一配置，集約化的“約是指在集中、統(tǒng)一配置生產(chǎn)要素的過程中，以節(jié)儉.約束

6、、 高效為價值取向，從而達(dá)到降低成本、高效生產(chǎn)，進(jìn)而使企 業(yè)集中核心力量,獲得可持續(xù)競爭的優(yōu)勢。二.簡答題k綠色化學(xué)和環(huán)境化學(xué)的區(qū)別。答：（1） 研究任務(wù)不同，綠色化學(xué)是從源頭上解決污染，尋找充分利用原材料和能源且在各個環(huán)節(jié)都潔凈和無污 染的反應(yīng)途徑和工藝；環(huán)境化學(xué)是要從微觀的原子、分子水平上來研究宏觀的環(huán)境現(xiàn)象與變化的化學(xué)機(jī)制及其防治途 徑。（2） 研究內(nèi)容不同，綠色化學(xué)的研究主要是圍繞化學(xué)反應(yīng).原料.催化劑、溶劑和產(chǎn)品的綠色化來進(jìn)行的；環(huán)境化 學(xué)是研究污染物（主要是化學(xué)污染物）在環(huán)境（包括大氣圈、水 圈.土壤巖石圈和生物圈）中的遷移.轉(zhuǎn)化的基本規(guī)律，環(huán)境 中污染物的種類和成分及其定量分析方

7、法，環(huán)境中天然的和 人為釋放的化學(xué)性質(zhì)的遷移.轉(zhuǎn)化規(guī)律及其與環(huán)境質(zhì)量和人 類健康的關(guān)系。2、滲透蒸發(fā)的優(yōu)點(diǎn)（3個即可）1）分離系數(shù)大。2）過程中不引入其它試劑，產(chǎn)品不會受到污染。3）過程簡單，附加的處理過程少，操作比較方便。4)過程中透過物有相變，但因透過物量一般較少，汽化與隨后的冷凝所需能量不大。5）滲透通量小，一般小于1000g/m2ho3、反應(yīng)萃取與萃取精餡 反應(yīng)與萃取的耦合過程主要是解決反應(yīng)過程中因產(chǎn)物抑制所引起的產(chǎn)率和轉(zhuǎn)化率低的問題而發(fā)展起來的。它同樣 是強(qiáng)調(diào)輸出的牽引，而不是靠增加輸入物質(zhì)和能量的推動。當(dāng)體系的沸點(diǎn)太高時，或者產(chǎn)生大量的固體物難以精餡時, 最有效的辦法是萃取精餡。萃

8、取過程與反應(yīng)過程的在線連 接，通過分離過程將反應(yīng)所得產(chǎn)物不斷地移出反應(yīng)系統(tǒng)，使 反應(yīng)過程向生成產(chǎn)物的方向進(jìn)行，從而提高轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)品收 率。反應(yīng)萃取的反應(yīng)產(chǎn)物沸點(diǎn)高，有熱敏性物質(zhì)，平衡轉(zhuǎn)化率低，反應(yīng)物相變，而萃取精館的反應(yīng)有相變化。4打包式反應(yīng)精餡塔的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：該反應(yīng)器可以看作是反應(yīng)與分離在同一塔盤上同時進(jìn)行，對于低平衡轉(zhuǎn)化率的反應(yīng)也有一定的分離效果。結(jié) 構(gòu)簡單，操作方便。缺點(diǎn)：持液量小，需要大的停留時間，適于反應(yīng)快的反應(yīng)。制作麻煩，催化劑失活后裝卸不便，不易再生。成本高, 催化劑利用率較低。5.精餡型反應(yīng)精餡與反應(yīng)型反應(yīng)精餡的區(qū)別 按照其應(yīng)用目的分類，反應(yīng)精餡可以大致分為兩類：第 一類，以

9、精餡促進(jìn)反應(yīng)，可稱之為“反應(yīng)型反應(yīng)精餡”這一 類型的目的主要是為了實(shí)現(xiàn)反應(yīng)過程的要求，如提高反應(yīng)物 的轉(zhuǎn)化率或提高反應(yīng)的選擇性。這一類過程從應(yīng)用上說是以 反應(yīng)為主而精餡為輔的過程。第二類，以精餡為目的，反應(yīng)為之服務(wù)的，可稱之為“精館型反應(yīng)精館”?！熬^型反應(yīng)精 餡”的應(yīng)用范圍較窄。6開式a型熱泵和開式b型熱泵 1）當(dāng)輕重組分的沸點(diǎn)相差比較小，而整體的沸點(diǎn)又比較低，其中輕組分的含量大于重組分的量，此時可以把塔底 產(chǎn)生的氣相通過加壓液化，液化所放出的熱量將會使塔底的 液相氣化，而液化之后的液體一部分回流一部分作為產(chǎn)品流 出，從而完成兩組分的分離。2）當(dāng)輕重組分的沸點(diǎn)相差比較小，其中重組分含量大于輕

10、組分，此時可以把塔底的液相減壓氣化，氣化吸熱，可 以使塔底的蒸汽冷凝，而減壓后的氣相通過壓縮機(jī)加壓，再 重新從塔底打入塔內(nèi)作為上升的蒸汽，從而完成兩組分的分 冋。7.如何理解是靠“輸出的牽引”而不是“靠輸入的推動” ？強(qiáng)調(diào)“輸出”的牽引，而不是靠輸入物質(zhì)和能量的推動。許多化學(xué)反應(yīng)是平衡反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)體系的溫度、壓力、濃度 發(fā)生變化時會破壞這種平衡。通常，通過提高反應(yīng)溫度.壓力或反應(yīng)物的量使化學(xué)平衡向生成產(chǎn)物的方向移動，但這會 造成能量和原料的浪費(fèi)。通過不斷將產(chǎn)品從反應(yīng)體系中移出 也可達(dá)到相同的目的，并可減少能量和原料的消耗。反應(yīng)精 憾技術(shù)即是一個很好的應(yīng)用。&非均相反應(yīng)精憎塔配置：通常的

11、反應(yīng)精餛塔分為三部分，最上部是精館段, 中間是多級反應(yīng)段，下部是提餡段，外帶冷凝器和塔底再沸 器。結(jié)構(gòu)形式：反應(yīng)、分離同時式 反應(yīng)精憾塔彳反應(yīng)、分離交替式打包式（適合反應(yīng)速度快，轉(zhuǎn)化率低） 背包式（適合反應(yīng)速度慢，轉(zhuǎn)化率低）滴流式（適合反應(yīng)速度快，轉(zhuǎn)化率高） 灌流式（適合反應(yīng)速度慢，轉(zhuǎn)化率高）9. 反應(yīng)精餡和萃取精憎的區(qū)別為了提高產(chǎn)品收率.降低設(shè)備投資和能耗，出現(xiàn)了將“反應(yīng)和分離”結(jié)合在同一個設(shè)備中進(jìn)行的新型分離過程，其中 一種是反應(yīng)與精餡的耦合過程，稱為反應(yīng)精餡。萃取精餡的 原理是在精餡過程中外加一種與混合液中某一組分有較強(qiáng) 親和力，且沸點(diǎn)較高的溶劑（或稱萃取劑），使兩組分之間 的相對揮發(fā)度

12、增大，因而可以比較容易地用精憾方法分離。10. 反應(yīng)偶合的特點(diǎn)特點(diǎn)：是放熱反應(yīng)，反應(yīng)速率很快。偶合一般在水介質(zhì)中進(jìn)行，不同類型的偶合組分對介質(zhì)要求不同的ph。酚類偶合時在弱堿性介質(zhì)中速率較快；芳胺偶合時在弱酸性介 質(zhì)中速率較快。偶合是親電取代反應(yīng)。偶合一般用釜式反應(yīng)器間歇操作。為了防止稀酸的腐蝕，一般用搪瓷或襯瓷磚的反應(yīng)鍋，并向鍋中直接加入碎冰 或者將冷凍鹽水通入夾套或搪瓷蛇管來控制反應(yīng)溫度。在反 應(yīng)后如需加熱，可用直接蒸汽或間接蒸汽。11萃取精餡和萃取的區(qū)別萃取精餡的原理是在精憾過程中外加一種與混合液中某一組分有較強(qiáng)親和力，且沸點(diǎn)較高的溶劑（或稱萃取劑）, 使兩組分之間的相對揮發(fā)度增大，因而

13、可以比較容易地用精 餡方法分離。萃取 利用化合物在兩種互不相溶（或微溶）的 溶劑中溶解度或分配系數(shù)的不同，使化合物從一種溶劑內(nèi)轉(zhuǎn) 移到另外一種溶劑中而提取出來的冶金過程。三工藝過程的設(shè)計(jì)及設(shè)備選型3用工業(yè)酒精生產(chǎn)無水酒精滲透汽化是以混合物中組分蒸汽壓為推動力，依靠各組分在膜中溶解與擴(kuò)散速 率不同的性質(zhì)來實(shí)現(xiàn)混合物分離的過程。圖44是最常用的 一種滲透汽化過程的簡單流程圖。在圖44所示流程中包括預(yù)熱器、滲透汽化膜分離器、冷凝器和真空泵等四個主要設(shè)備。料液進(jìn)入滲透汽化膜分離 器，膜后側(cè)保持低的組分分壓，在膜兩側(cè)組分分壓差的驅(qū)動 下，組分通過膜向膜后側(cè)擴(kuò)散，并汽化成蒸汽而離開膜。其 中擴(kuò)散快的組分較

14、多地透過膜進(jìn)入膜后側(cè)，擴(kuò)散速度慢的組 分較少的，或很少透過膜，因此可以達(dá)到分離料液的目的。透過膜的滲透物蒸汽用適當(dāng)?shù)娜軇⑺粘?，也可使?后側(cè)保持低的組分蒸汽壓，這種方法稱為吸收滲透汽化法。圖4-5是吸收滲透汽化法分離苯與環(huán)己烷的流程。4甲縮醛的生產(chǎn)工藝方法:反應(yīng)精餡masamuto 和 matsuzaki用實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的反應(yīng)精餡塔制備出來了甲縮醛，該過程是在裝填有茶葉袋結(jié)構(gòu)的形式的陽離子交換樹脂存在的條件下 的甲醛和甲醇反應(yīng)完成的。kolah等人在下圖所示的間歇及 連續(xù)操作的反應(yīng)精餡塔中，研究了這個反應(yīng)，并進(jìn)行了在反 應(yīng)精餡塔中進(jìn)行多重反應(yīng)的理論分析。伴隨著縮醛化的反 應(yīng)，二聚物和半縮醛

15、的生成反應(yīng)也同時發(fā)生并且具有相當(dāng)大 的轉(zhuǎn)化率。在封閉體系中，當(dāng)甲醇與甲醛的摩爾比為6： 1 時該反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率為85%,而在反應(yīng)精餡塔中當(dāng)甲醇對甲醛 的摩爾比為3： 1時，即可達(dá)到99%o除了合成有用的縮醛 外，這個反應(yīng)是一個用于回收一些有價值的醛.酮和醇潛在 的重要方法。由于縮醛/縮酮產(chǎn)品具有相對較低的沸點(diǎn)，在反 應(yīng)過程中它可以被容易地分離出來并且隨后可以被方便的 水解成母體醇或醛/酮。圖13給出了由甲醇和甲醛制備甲縮醛的反應(yīng)精餡工藝流程。圖13由甲醇和甲醛制備甲縮醛的反應(yīng)精館工藝!1!工藝過程分析1酯的水解乙酸甲酯水解的常規(guī)工藝是用一個固定床反應(yīng)器加上一個由幾個蒸餡/萃取塔構(gòu)成的復(fù)雜分離單元

16、.反應(yīng)的轉(zhuǎn)化 率被不利的平衡所限制（平衡常數(shù)為0.14-0.2）并且大量未 轉(zhuǎn)化的乙酸甲酯需要被分離和循環(huán)反應(yīng)在固定床內(nèi)進(jìn)行并 且產(chǎn)物含有所有的四個組分。它還需要四個塔分離甲醇和乙 酸，并且將未轉(zhuǎn)化的乙酸甲酯和甲醇一起循環(huán)到反應(yīng)器中。實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的反應(yīng)精餡工藝用于乙酸甲酯的水解，該工藝使用一種特殊形式的離子交換樹脂，將該過程從常規(guī)的工 藝轉(zhuǎn)換為反應(yīng)精餡工藝可以消除很多復(fù)雜的步驟，固體酸催 化劑的使用消除了對廢酸回收的需求以及對耐酸材料的需 求。樹脂用聚乙烯粉固化成7mmx7mm的顆粒。精餡塔內(nèi)直接裝填這些既起催化劑作用又起填料作用的顆粒。圖11就是兩種工藝的情況。反應(yīng)精諂工藝水.乙酸乙番圖11乙

17、酸甲酯水解的反應(yīng)精餡工藝與傳統(tǒng)工藝 水在反應(yīng)段的頂部引入而乙酸甲酯在反應(yīng)段的底部引入。塔在乙酸甲酯甲醇共沸物全回流的條件下，汽提段汽提 除去所有的乙酸甲酯，因此塔底產(chǎn)品中幾乎不含有乙酸甲 酯。僅含有甲醇、水和乙酸的塔底產(chǎn)品用兩個串聯(lián)的精餡塔 能夠容易地分成甲醇和乙酸產(chǎn)品。這樣，這個工藝從常規(guī)的 工藝中取消的兩個主要設(shè)備：一是從乙酸甲酯中分離甲醇的 水洗塔；二是從含甲醇的稀水溶液中回收甲醇的富集塔，該 工藝的轉(zhuǎn)化率能夠達(dá)到約99%,與常規(guī)工藝相比較能耗減少50% o該反應(yīng)也被研究用流化床反應(yīng)精館塔，在該塔中催化 劑顆粒在精餡篩板上保持懸浮狀態(tài)。2醛化：mtbemtbe還改善了燃料的耐水性，并且比

18、其它添加劑如乙醇具有更高的熱值。反應(yīng)精餡工藝能夠超越平衡限制并且可 以達(dá)到99%以上的轉(zhuǎn)化率。這個過程如圖12所示，進(jìn)行醯 化到接近完全轉(zhuǎn)化的另一個重要方面是可以有效利用從含 有正構(gòu)和異構(gòu)丁烯的煉廠氣中分離出來的異構(gòu)烯繪，否則分 離異構(gòu)烯繪是非常困難的。反應(yīng)精餡塔能相當(dāng)有效地處理混 合烯繪并且開發(fā)利用存在的的惰性丁烯以改善其自身性能。這種分離是必要的，因?yàn)橐髇丁烯以純的形式生產(chǎn)純1 丁烯，這樣的1 丁烯方能作為乙烯聚合的共聚單體，生產(chǎn)丙 烯酸酯的原料以及氧化生產(chǎn)丁二烯的原料。圖12 tmbe的生產(chǎn)過程：一個絕熱反應(yīng)器和一個反應(yīng)蒸餡塔mtbe生產(chǎn)的常規(guī)的工藝使用一個甲醇稍微過量的反應(yīng)器（甲醇/異丁烯=1.05-2.0）,產(chǎn)物收率約為平衡轉(zhuǎn)化率的 90%-95%o反應(yīng)混合物利用精餡的方式分離，但是由